[發明專利]一種基于FPGA的輪式里程計校驗系統及方法

在審

• 申請號: 202211327354.8
• 申請日: 2022-10-27
• 公開（公告）號: CN115615462A
• 公開（公告）日: 2023-01-17
• 發明（設計）人: 方彥鴻;楊波;賈少飛;傅娜
• 申請（專利權）人: 重慶華渝電氣集團有限公司
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00;H03L7/085;H03L7/18
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司 50212
• 代理人: 孫根

本發明公開了一種基于FPGA的輪式里程計校驗系統及方法，包括上位機、FPGA組件和里程計，通過FPGA組件模擬里程計工作，并產生相應方波信號來作為里程計輸入。對比里程計和FPGA組件模擬里程計的兩路輸出脈沖信號的計數值可以對里程計精度進行校驗，而不需要其他外圍函數發生器和調頻電路。與現有的測量裝置比較，本發明通過采用FPGA的設計，只需通過FPGA自己產生頻率發生器和鑒相器，從而節省了外部硬件電路、節約了成本、體積尺寸小、外圍電路簡單，程序檢驗更快速，能夠在使用里程計對慣導裝置進行校準之間，方便的對里程計的精度進行評估和校驗。

技術領域

本發明涉及輪式里程計設備技術領域，尤其涉及一種基于FPGA的輪式里程計校驗系統及方法。

背景技術

里程計是一種利用移動傳感器獲得數據來估計物體位置隨時間的變化而改變的裝置，在使用中，該裝置能夠被用于慣導裝置的初始校準，而采用里程計對慣導裝置進行校準，首先其自身精度需要滿足一定的要求。

現有的里程計一般通過車輪編碼器提供基本的位姿估計，能夠在短期內提供較高精度的速度位置變化。基本工作原理為，里程計車輪編碼器會采集車輪前進位置信息，車輪轉一圈里程計會輸出相應的脈沖信號，如果正轉則輸出兩路同相方波信號，如果反轉則輸出兩路反相方波信號，里程計對兩路方波信號進行處理，輸出一路正向信號來計算速度位置信息。

但是隨著運行距離或者車輪編碼器運行時間的增加，里程計的輸出信號會產生誤差累積，當該里程計應用于慣導裝置初始校準時，該誤差累計會造成慣導裝置的校準準確度較低，嚴重時會導致校準任務的失敗，所以在采用該里程計對慣導裝置進行校準之前，首先評估和校驗里程計的精度就顯得十分必要，而目前還沒有相關的里程計精度校驗系統和校驗方法。

發明內容

針對上述現有技術的不足，本發明所要解決的技術問題是：提供一種基于FPGA的輪式里程計校驗系統及方法，解決了現有技術采用里程計對慣導裝置進行校準之前，難以準確有效的評估和校驗輪式里程計的精度的問題。

為了解決上述技術問題，本發明采用了如下的技術方案：

一種基于FPGA的輪式里程計校驗系統，包括上位機、FPGA組件和待校驗的里程計，其中，所述FPGA組件包括串口模塊、方波發生器模塊、方波鑒相模塊和計數模塊；所述里程計的輸入端與所述方波發生器模塊連接，其輸出端與所述計數模塊連接；其中，

所述串口模塊，與上位機連接，用于與上位機通訊；

方波發生器模塊，與串口模塊連接，用于根據上位機通過串口模塊發送來的控制信號生成對應頻率和相位的兩個原始方波并輸出；

方波鑒相模塊，與方波發生器模塊連接，用于接收兩個原始方波信號，并判斷兩個原始方波的相位超前關系，然后輸出相位超前的方波信號；

計數模塊，與方波鑒相模塊和待校驗的里程計連接，用于對方波鑒相模塊和待校驗的里程計輸出的超前相位的方波信號分別進行計數，并通過串口模塊將計數值上傳至上位機；

所述上位機用于發送生成原始方波的控制信號，并顯示原始方波、方波鑒相模塊輸出的超前相位的方波信號和里程計輸出的超前相位的方波信號的計數值。

基于上述校驗系統，本發明還提供了一種基于FPGA的輪式里程計校驗方法，采用所述的校驗系統，包括以下步驟，

1）通過上位機向FPGA組件發送預設的控制信號；

2）FPGA組件的方波發生器模塊在收到所述控制信號后，生成對應頻率和相位的兩個原始方波，并將原始方波分別輸出至待校驗的里程計和方波鑒相模塊；

3）所述里程計和方波鑒相模塊分別對原始方波進行處理后生成相位超前的方波信號，并輸出至計數模塊；

4）所述計數模塊對里程計和方波鑒相模塊發送的相位超前的方波信號分別進行計數，并將方波鑒相模塊輸出的超前相位的方波信號和里程計輸出的超前相位的方波信號的計數值上傳至上位機；

5）上位機在收到計數模塊上傳的計數值后，將該計數值和原始方波的計數值予以顯示；